ICS 75-010 E 11 备案号：58699—2017
SY
中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 7359—2017
稀有气体同位素比值测定方法
The method for isotopic ratio determination
of noble gases by mass spectrometry
2017－08－01实施
2017-03-28发布
国家能源局 发布 SY/T 7359—2017
目 次
前言· 1 范围 2 方法原理 3 设备和材料
1
实验室环境要求 5 分析步骤
4.
2
数据处理质量要求
6
7 SY/T7359—2017
前言
本标准按照GB/T1.1—2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 本标准由石油地质勘探专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油化工股份公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所、中国石油天
然气股份有限公司勘探开发研究院廊坊分院天然气地质研究所、中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心。
本标准主要起草人：刘文汇、陶成、杨华敏、李志生、李剑、王晓波、曹春辉、王萍、王杰。
II SY/T7359—2017
稀有气体同位素比值测定方法
1范围
本标准规定了地质样品稀有气体He，Ne，Ar，Kr，Xe同位素比值质谱测定方法。 本标准适用于天然气、流体包裹体、岩石、原油、水中稀有气体He，Ne，Ar，Kr，Xe同位素比
值的测定。
2方法原理
样品气体去除活性气体后，得到He，Ne，Ar，Kr，Xe稀有气体混合组分，利用五种稀有气体组分在不同温度点的吸附性能差异进行分离，送人稀有气体同位素质谱计分别测定He，Ne，Ar，Kr， Xe同位素比值。
3设备和材料 3.1仪器设备 3.1.1四极杆质谱仪，质量数范围laum～200aum，电子倍增器4Ar检测灵敏度大于或等于 0.18A/mbar. 3.1.2稀有气体同位素质谱仪，质量数范围laum～200aum，法拉第杯检测He灵敏度大于或等于 0.15A/bar，法拉第杯检测40Ar灵敏度大于或等于1.0A/bar，电子倍增器一离子计数组成的多接收检测系统中同轴电子倍增器的质量分辨率大于700，能够将3He和HD，H，分开。 3.1.3混合气体分离装置：应配置有机械泵、分子泵、吸气剂泵、活性炭吸附阱、阀门、四极杆质谱仪功能部件，相互位置可参考图1。其中四极杆质谱仪通过双阀接人真空管路，装置真空度应优于 1.0 × 105Pa.
吸气泵分样阀 进样阀 D
双阀
四极杆质谱
H 冷联机阀
V4 离子源
稀有气体纯化富集前处理装置
V32
VI2 V2X
同位素质普
分
分子 分子泵1 泵2
活性炭活性炭阱C1 阱C2
离子源活性炭阱C3
机械泵
图1混合气体分离装置及其与质谱仪连接示意图 SY/T 7359-2017
3.2材料
试验材料包括： a）空气工作标准（空气质量等级为1级，存储于不锈钢密闭容器）。 b）液氮。 c）冰块。 d）活性炭（粒径2mm～4mm）。
实验室环境要求
4
温度：18℃～26℃，温度波动小于或等于2℃/h；相对湿度：20%～70%。
5分析步骤 5.1仪器准备
系统抽真空，并使用加热带对管路进行加热去气，测量静态系统本底漏率应优于1.0×10-13cm STP/min（36Ar），确认各阀门开关状态，调整阀门并设置质谱仪各参数进人分析状态。 5.2组分分压计算
通过双阀截取少量待测混合气体，送人四极杆质谱进行质量数扫描，计算稀有气体组分所占待测气体总量应不小于95%。记录稀有气体（4He，22Ne，40Ar，84Kr，132Xe）特征质量数的信号强度，按公式（1）计算稀有气体各组分的分压：
(1)
P,= A/S;

式中： P；—4He，22Ne，40Ar，84Kr，132Xe五种气体组分中的分压，单位为毫巴（mbar）； A—He，22Ne，40Ar，84Kr，132Xe五种稀有气体同位素离子信号强度，单位为安培（A） S—四极杆质谱对*He，22Ne，40Ar，84Kr，132Xe的灵敏度，单位为安培每毫巴（A/mbar）。
5.3进样量控制
根据各组分分压大小确定进样量，利用分子泵和管路阀门来控制进样量，应使低丰度的同位素信号响应满足："He≥10cps：38Ar≥100cps；21Ne≥50cps，78Kr≥100cps：126Xe≥50cps。高丰度同位素信号响应满足：*He≤50V；40Ar≤3.0×10°cps，20Ne≤3.0×10°cps；8Kr≤3.0×10°cps； 132Xe ≤ 3.0 × 10°cps 5.4HeNe同位素分析
开启联机阀和冷阱阀V1（见图1），将活性炭冷阱C1置于液氮中冷冻15min，混合组分中的 Ar，Kr，Xe冷冻于冷中，而组分He和Ne留于管路中，按照5.3的规定控制进样量，将He和 Ne组分通过进样阀送人同位素质谱仪中，首先分析He同位素比值。He同位素分析完成后，将离子源活性炭阱C3放置于液氮中5min，进一步去除CO,2和Ar2对Ne同位素分析的干扰，进行Ne 同位素比值分析。He和Ne测试完毕后，将离子源活性炭阱350℃加热20min，抽走主机及管路内残余气体。 2 SY/T7359—2017
表1(续)
相对偏差 ≤ 30% ≤ 20% ≤15% ≤ 10% ≤ 20% ≤ 15% ≤ 20% ≤ 15%
同位素比值名称
同位素比值量级
10 -2 ~ 104 10 2 ~ 104 10-2 ~ 104 10°2 ~ 104 10-2 ~ 104 10 2 ~ 104 10-2 ~ 104 10-2 ~ 104
21Ne/2Ne 20Ne/2Ne 3*Ar/36Ar 4Ar/36Ar 78Kr/k3Kr
86Kr/3Kr, 84K/3Kr, 82Kr/3Kr, 80Kr/83Kr
124Xe/130Xe, 126Xe/30e
2*Xe/130Xe, 129Xe/130Xe, 131Xe/130Xe, 132Xe/130Xe.
134Xe/130Xe, 136Xe/130Xe
相对偏差按公式 （4）计算：
2|R, - R, R, R,
d =
× 100%
(4)
................................
式中： d—相对偏差： R, -第一次测定值；
一 一
R,—第二次测定值。
1 02—6SE L/XS
中华人民共和国石油天然气行业标准
稀有气体同位素比值测定方法
SY/T 7359—2017
味
石油工业出版社出版（北京安定门外安华里二区一号楼）
北京中石油彩色印刷有限责任公司排版印刷
新华书店北京发行所发行
880×1230毫米16开本0.75印张15千字印1-—500 2017年8月北京第1版 反2017年8月北京第1次印刷
书号：155021·7691定价：20.00元
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